一种汽轮机模型的建立方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104008221 A (43)申请公布日 2014.08.27 CN 104008221 A (21)申请号 201310390705.4 (22)申请日 2013.09.02 G06F 17/50(2006.01) (71)申请人 哈尔滨热电有限责任公司 地址 150046 黑龙江省哈尔滨市香坊区安通 街 125 号 (72)发明人 常立宏 丛永杰 柏春光 马秉孝 乔宏伟 于达仁 康越 (74)专利代理机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 11340 代理人 范光晔 (54) 发明名称 一种汽轮机模型的建立方法 (57) 摘要 一种汽轮机模型的建立方法， 它涉

2、及一种模 型的建立方法， 具体涉及一种汽轮机模型的建立 方法。本发明为了解决解决现有汽轮机模型建立 方法计算复杂， 且建立的模型仿真程度不高， 容易 给后续生产带来损失和误差的问题。本发明的具 体步骤为 ： 建立油动机模型 ； 建立蒸汽容积效应 模型 ； 建立转子模型 ； 建立回热系统模型 ； 建立再 热系统模型 ； 建立无穷大电网模型 ； 结合油动机 模型、 蒸汽容积效应模型、 转子模型、 回热系统模 型、 再热系统模型、 无穷大电网模型建立汽轮机模 型。本发明用于汽轮机设计制造领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产

3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104008221 A CN 104008221 A 1/2 页 2 1. 一种汽轮机模型的建立方法， 其特征在于 ： 所述一种汽轮机模型的建立方法的具体 步骤如下 ： 步骤一、 建立油动机模型 ： 利用 Matlab 建模软件建立油动机仿真模型， 其中油动机 的惯性时间常数为 0.084s 时， 对应的阀门关闭时间为 0.10s， 油动机的惯性时间常数为 0.125s时， 对应的阀门关闭时间为0.15s,油动机的惯性时间常数为0.167s时， 对应的阀门 关闭时间为 0.20s， 表征摩擦损失的自平衡

4、系数 Beita 为 0.03 ； 步骤二、 建立蒸汽容积效应模型 ： 根据公式建立蒸汽容积效应仿真 模型， 其中 T0表示时间容积常数， l 表示进气管道长度， A 表示进气管道横截面积， v0表示气 流在管道中的流速， 0表示额定工况下的气体密度 ； 步骤三、 建立转子模型 ： 根据公式 P(s)-NL(s) (+Tas)n(s) 建立转子 仿真模型， 其中 表示转子的角速度， 0表示转子在额定工况下的角速 度，NT0表示额定透平功率， NL表示决定于外部因素的量， NT表示透平功率 Ta表示转子的飞升时间常数， 表示自平衡系数 ； 步骤四、 建立回热系统模型 ： 步骤四 （一） 、 建立

5、回热器的动态数学模型 ； 步骤四 （二） 、 建立计及回热器热效应的汽轮机动态模型 ； 步骤四 （三） 、 根据步骤四 （一） 和步骤四 （二） 建立回热系统模型 ； 步骤五、 建立再热系统模型 ： 步骤六、 建立无穷大电网模型 ； 步骤七、 结合油动机模型、 蒸汽容积效应模型、 转子模型、 回热系统模型、 再热系统模 型、 无穷大电网模型建立汽轮机模型。 2. 根据权利要求 1 所述一种汽轮机模型的建立方法， 其特征在于 ： 步骤二中时间容积 常数 T0 0.1 0.3s。 3.根据权利要求1所述一种汽轮机模型的建立方法， 其特征在于:步骤三中的取值 范围为 0.03 0.05。 4. 根据

6、权利要求 1 所述一种汽轮机模型的建立方法， 其特征在于 ： 步骤四 （二） 中建立 计及回热器热效应的汽轮机动态模型的具体步骤如下 ： 步骤 A、 确定静态参数 K1、 K2、 K3： ， ， 权 利 要 求 书 CN 104008221 A 2 2/2 页 3 ， 公式中 ri表示第 i 级回热器抽汽份额系数， Dms0表示额定工况下上级组流量， D ms0表示额定工况下下级组流量， Pri表示第 i 级回热器压力， Pbi表示第 i 级回热器抽汽 点压力， i表示回热器逆止阀门前后的压力损失系数， Pri0表示额定工况下第 i 级回热器 压力， Pbi0表示额定工况下第 i 级回热器抽汽

7、点压力，表示 Pri点标幺量，表示 Pbi 点标幺量 ； 步骤 B、 确定回热器动态特性传递函数 Wi(s) ： ， ， 公式和中 V 表示含抽汽管在内的加热器容积， Tr表示回热器蓄热时间常数对于混 合式加热器 Tr=30s， 对于表面式加热器 Tr=20s， 0表示额定工况下气体密度， Dr0表示额定 流量， Cps表示汽侧比热系数， Cpw表示给水侧比热系数， Ms表示汽侧质量， Dw表示给水侧流 量， n 表示多变指数 ； 步骤C、 将K1， K2， K3带入信号流， 写成传递函数的形式并化简可得给水回热加热 系统的 数学模型。 5. 根据权利要求 1 所述一种汽轮机模型的建立方法，

8、其特征在于 ： 步骤五中再热容积 时间常数为 8 10 秒。 权 利 要 求 书 CN 104008221 A 3 1/3 页 4 一种汽轮机模型的建立方法 技术领域 0001 本发明涉及一种模型的建立方法， 具体涉及一种汽轮机模型的建立方法。 背景技术 0002 汽轮机是发电厂的重要设备， 汽轮机在设计制造前都需要对其建立仿真模型， 以 此来确定最终的制造方案和定型生产规划。现有汽轮机模型建立方法计算复杂， 且建立的 模型仿真程度不高， 容易给后续生产带来损失和误差。 发明内容 0003 本发明为解决现有汽轮机模型建立方法计算复杂， 且建立的模型仿真程度不高， 容易给后续生产带来损失和误差的

9、问题， 进而提出一种汽轮机模型的建立方法。 0004 本发明为解决上述问题采取的技术方案是 ： 本发明的具体步骤如下 ： 0005 步骤一、 建立油动机模型 ： 利用 Matlab 建模软件建立油动机仿真模型， 其中油动 机的惯性时间常数为 0.084s 时， 对应的阀门关闭时间为 0.10s， 油动机的惯性时间常数为 0.125s时， 对应的阀门关闭时间为0.15s,油动机的惯性时间常数为0.167s时， 对应的阀门 关闭时间为 0.20s， 表征摩擦损失的自平衡系数 Beita 为 0.03 ； 0006 步骤二、 建立蒸汽容积效应模型 ： 根据公式建立蒸汽容积效应 仿真模型， 其中 T0

10、表示时间容积常数， l 表示进气管道长度， A 表示进气管道横截面积， v0表 示气流在管道中的流速， 0表示额定工况下的气体密度 ； 0007 步骤三、 建立转子模型 ： 根据公式 P(s)-NL(s) (+Tas)n(s) 建立转 子仿真模型， 其中 表示转子的角速度， 0表示转子在额定工况下的角速 度，NT0表示额定透平功率， NL表示决定于外部因素的量， NT表示透平功率 表示转子的飞升时间常数， 表示自平衡系数 ； 0008 步骤四、 建立回热系统模型 ： 0009 步骤四 （一） 、 建立回热器的动态数学模型 ； 0010 步骤四 （二） 、 建立计及回热器热效应的汽轮机动态模型

11、； 0011 步骤四 （三） 、 根据步骤四 （一） 和步骤四 （二） 建立回热系统模型 ； 0012 步骤五、 建立再热系统模型 ： 0013 步骤六、 建立无穷大电网模型 ； 0014 步骤七、 结合油动机模型、 蒸汽容积效应模型、 转子模型、 回热系统模型、 再热系统 模型、 无穷大电网模型建立汽轮机模型。 说 明 书 CN 104008221 A 4 2/3 页 5 0015 本发明的有益效果是 ： 本发明计算简单， 可迅速建立所需的汽轮机仿真模型， 利用 本发明所述方法建立的汽轮机仿真模型， 精确度高， 不会给后续设计和生产造成损失和误 差。 附图说明 0016 图 1 是本发明的流

12、程框图。 具体实施方式 0017 具体实施方式一 ： 结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式所述一种汽轮机模型的 建立方法的具体步骤如下 ： 0018 步骤一、 建立油动机模型 ： 利用 Matlab 建模软件建立油动机仿真模型， 其中油动 机的惯性时间常数为 0.084s 时， 对应的阀门关闭时间为 0.10s， 油动机的惯性时间常数为 0.125s时， 对应的阀门关闭时间为0.15s,油动机的惯性时间常数为0.167s时， 对应的阀门 关闭时间为 0.20s， 表征摩擦损失的自平衡系数 Beita 为 0.03 ； 0019 步骤二、 建立蒸汽容积效应模型 ： 根据公式建立蒸汽容积效应

13、仿真模型， 其中 T0表示时间容积常数， l 表示进气管道长度， A 表示进气管道横截面积， v0表 示气流在管道中的流速， 0表示额定工况下的气体密度 ； 0020 步骤三、 建立转子模型 ： 根据公式 P(s)-NL(s) (+Tas)n(s) 建立转 子仿真模型， 其中 表示转子的角速度， 0表示转子在额定工况下的角速 度，NT0表示额定透平功率， NL表示决定于外部因素的量， NT表示透平功率 Ta表示转子的飞升时间常数， 表示自平衡系数 ； 0021 步骤四、 建立回热系统模型 ： 0022 步骤四 （一） 、 建立回热器的动态数学模型 ； 0023 步骤四 （二） 、 建立计及回热

14、器热效应的汽轮机动态模型 ； 0024 步骤四 （三） 、 根据步骤四 （一） 和步骤四 （二） 建立回热系统模型 ； 0025 步骤五、 建立再热系统模型 ： 0026 步骤六、 建立无穷大电网模型 ； 0027 步骤七、 结合油动机模型、 蒸汽容积效应模型、 转子模型、 回热系统模型、 再热系统 模型、 无穷大电网模型建立汽轮机模型。 0028 具体实施方式二 ： 结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式所述一种汽轮机模型的 建立方法的步骤二中时间容积常数 T0 0.1 0.3s。其它组成及连接关系与具体实施方 式一相同。 0029 具体实施方式三 ： 结合图 1 说明本实施方式， 本实施

15、方式所述一种汽轮机模型的 建立方法的步骤三中的取值范围为0.030.05。 其它组成及连接关系与具体实施方式 说 明 书 CN 104008221 A 5 3/3 页 6 一相同。 0030 具体实施方式四 ： 结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式所述一种汽轮机模型的 建立方法的步骤四 （二） 中建立计及回热器热效应的汽轮机动态模型的具体步骤如下 ： 0031 步骤 A、 确定静态参数 K1、 K2、 K3： 0032 ， 0033 ， 0034 0035 ， 0036 公式中 ri表示第 i 级回热器抽汽份额系数， Dms0表示额定工况下上级组 流量， 表示额定工况下下级组流量， Pri

16、表示第 i 级回热器压力， Pbi表示第 i 级回热器 抽汽点压力， i表示回热器逆止阀门前后的压力损失系数， Pri0表示额定工况下第 i 级回 热器压力， Pbi0表示额定工况下第i级回热器抽汽点压力，表示Pri点标幺量，表示 Pbi点标幺量 ； 0037 步骤 B、 确定回热器动态特性传递函数 Wi(s) ： 0038 ， 0039 ， 0040 公式和中 V 表示含抽汽管在内的加热器容积， Tr表示回热器蓄热时间常数对 于混合式加热器 Tr=30s， 对于表面式加热器 Tr=20s， 0表示额定工况下气体密度， Dr0表示 额定流量， Cps表示汽侧比热系数， Cpw表示给水侧比热系数， Ms表示汽侧质量， Dw表示给水侧 流量， n 表示多变指数 ； 0041 步骤 C、 将 K1， K2， K3带入信号流， 写成传递函数的形式并化简可得给水回热加热系 统的数学模型。 0042 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。 0043 具体实施方式五 ： 结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式所述一种汽轮机模型的 建立方法的步骤五中再热容积时间常数为 8 10 秒。其它组成及连接关系与具体实施方 式一相同。 说 明 书 CN 104008221 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104008221 A 7